Hartmetall gedreht und auf Hochglanz poliert

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT hat gemeinsam mit neun internationalen Partnern eine voll automatisierte Poliereinrichtung entwickelt, die sich in eine Drehmaschine integrieren lässt.

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Mit dem neuen System lassen sich rotationssymmetrische Bauteile aus Hartmetallen, beispielsweise für Pumpen, Lager oder Hydraulikanwendungen, schneller und ohne zusätzliche manuelle Eingriffe in hoher Qualität herstellen.

Ziel des EU-geförderten Forschungsprojekts "EasiTAP" war es, das Hartdrehen und das Polieren in derselben Maschine so zu kombinieren, dass in kürzerer Zeit Hartmetallbauteile mit einer Oberflächenqualität unter 0,1 µm Ra gefertigt werden können. Indem das Bauteil nach dem Drehen in der Maschine verbleibt und dort in einem zweiten Schritt direkt poliert wird, lassen sich besonders Kleinserien schneller, flexibler und ohne umständliche manuelle Eingriffe herstellen. Da solche Bauteile bisher meist anhand von Schleifverfahren bearbeitet wurden, spart die Verfahrenskombination aus Hartdrehen und Polieren zudem beträchtliche Mengen an umweltschädlichen Kühlmitteln.

Zur Automatisierung des kombinierten Fertigungsprozesses mussten die Projektpartner ein Prozessüberwachungssystem entwerfen, das mittels optischer Messtechnik zunächst den genauen Zustand und den Verschleiß des Drehwerkzeugs präzise erfasst. Die Prozessüberwachung kann kleinste Abweichungen gegenüber der Sollgeometrie aufspüren und anhand der Maschinensteuerung ausgleichen.

So lassen sich nicht nur Formfehler kompensieren, sondern auch Oberflächendefekte vermeiden, die durch Werkzeugverschleiß bedingt sind. Sobald ein Verschleiß auftritt, verändern sich die Schallemissionen am Werkstück. Mit einem so genannten AE-Messsystem (Acoustic Emission) und einer Kraftmessung entdeckt das System den Verschleiß schon im Entstehen und kann gegensteuern.

Es erfasst außerdem die genaue Position jedes neu eingesetzten Dreh- und Polierwerkzeugs relativ zum Bauteil und kalibriert die Spindel entsprechend. Die adaptive Steuerung erlaubt es dadurch, die Werkzeuge länger zu nutzen und verzögert zeitaufwändige Werkzeugwechsel.

Partner im Projekt "EasiTAP"

– ARMINES, Paris, Frankreich
– B.V. Gereedschapswerktuigenindustrie Hembrug, Haarlem, Niederlande
– Cerobear GmbH, Herzogenrath, Deutschland
– Direct-Line, Dunaharaszti, Ungarn
– Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen, Deutschland
– IMIX, Apeldoorn, Niederlande
– Mößner GmbH, Pforzheim, Deutschland
– SN Spindeltechnik, Döbeln, Deutschland
– Torman Ltd. Sti., Izmir, Türkei
– Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen, Deutschland

Kontakt:

www.ipt.fraunhofer.de